Atomic Layer MoTe<sub>2</sub> Field-Effect Transistors and Monolithic Logic Circuits Configured by Scanning Laser Annealing

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作者
Xia Liu,Arnob Islam,Ning Yang,Bradley Odhner,Mary Anne Tupta,Jing Guo,Philip X.-L. Feng
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:15 (12): 19733-19742 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acsnano.1c07169
摘要

Atomically thin semiconductors such as transition metal dichalcogenides have recently enabled diverse devices in the emerging two-dimensional (2D) electronics. While scalable 2D electronics demand monolithic integrated circuits consisting of complementary p-type and n-type transistors, conventional p-type and n-type doping in desired regions, monolithically in the same semiconducting atomic layers, remains elusive or impractical. Here, we report on an agile, high-precision scanning laser annealing approach to realizing 2D monolithic complementary logic circuits on atomically thin MoTe2, by reliably designating p-type and n-type transport polarity in the constituent transistors via localized laser annealing and modification of their Schottky contacts. Pristine p-type field-effect transistors (FETs) transform into n-type ones upon controlled laser annealing on their source/drain gold electrodes, exhibiting a mobility of 96.5 cm2 V-1 s-1 (the highest known to date) and an On/Off ratio of 106. Elucidation and validation of such an on-demand configuration of polarity in MoTe2 FETs further enable the construction and demonstration of essential logic circuits, including both inverter and NOR gates. This dopant-free, spatially precise scanning laser annealing approach to configuring monolithic complementary logic integrated circuits may enable programmable functions in 2D semiconductors, exhibiting potential for additively manufactured, scalable 2D electronics.
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